CN103076693A - 主动元件阵列基板与显示器 - Google Patents

Abstract

一种主动元件阵列基板及显示器。主动元件阵列基板具有多个光线折曲结构，并包括基板以及主动元件阵列。主动元件阵列配置于基板上，并包括多个主动元件，其中光线折曲结构对应于主动元件，且主动元件与光线折曲结构分别位于基板的相对两侧。由基板朝向主动元件阵列照射的光线通过光线折曲结构转而朝向主动元件周边行进并射出基板。

Description

主动元件阵列基板与显示器

技术领域

本发明涉及一种主动元件阵列基板及显示器，尤其涉及一种使得显示器具有理想显示辉度的主动元件阵列基板。

背景技术

随着科技的进步，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquidcrystal display，TFT LCD)已逐渐取代阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器而成为市场的主流。在薄膜晶体管液晶显示器中，由于液晶显示面板(liquid crystal panel)并不具有发光的功能，因此，在液晶显示面板下方必须配置一用以提供光源的背光模组(back light module)，以使薄膜晶体管液晶显示器具有显示的功能。

常见的薄膜晶体管液晶显示器中，显示面板是由主动元件阵列基板、对向基板以及液晶层所组成，其中液晶层配置于主动元件阵列基板与对向基板之间。主动元件阵列基板包括多个由薄膜晶体管所构成的主动元件，用以驱动液晶分子而进行显示。一般而言，为了维持良好的电性特性，主动元件至少有一部分由不透光的导电材料，例如金属，制作而成，所以背光模组所提供的光源无法穿过主动元件而进行显示。如此一来，背光模组所提供的光线将无法有效率地都成为显示光线，而造成薄膜晶体管液晶显示器的显示辉度不足或是背光模组的光线利用率不高等缺点。

为了提高薄膜晶体管液晶显示器的辉度，部分制造者会将主动元件的配置面积缩小，或是提高背光模组所提供的出光辉度。可是前者的方式将使主动元件的性能受到影响，而后者的方式又会使得背光模组的耗电量增加。无论何种解决方式都无法真正的解决因为不透光的元件而造成光线无法有效利用的问题。

发明内容

本发明提供一种主动元件阵列基板，有助于将光线折曲至可以进行显示的路径上而提高显示器的光线利用效率。

本发明提供一种显示器，不需改变主动元件的尺寸设计就可以具有理想的显示辉度。

本发明提出一种主动元件阵列基板，其具有多个光线折曲结构，并包括基板以及主动元件阵列。主动元件阵列配置于基板上，并包括多个主动元件，其中光线折曲结构对应于主动元件，且主动元件与光线折曲结构分别位于基板的相对两侧。由基板朝向主动元件阵列照射的光线通过光线折曲结构转而朝向主动元件周边行进并射出基板。

本发明另提出一种显示器，包括前述的主动元件阵列基板、对向基板、显示介质层以及背光模组。主动元件阵列基板与对向基板相对而设，显示介质层位于主动元件阵列基板与对向基板之间。背光模组配置于主动元件阵列基板远离对向基板的一侧。

基于上述，本发明在基板远离主动元件的一侧设置多个光线折曲结构，以使光线藉由光线折曲结构的作用折曲至可以穿过基板的行进路径上。藉此，本发明的主动元件阵列基板以及具有此主动元件阵列基板的显示器可以将背光模组提供的光线有效地用于显示，以提升显示器的辉度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1显示为一种显示器的示意图。

图2显示为本发明第一实施例的主动元件阵列基板。

图3显示为本发明第二实施例的主动元件阵列基板。

图4显示为本发明第三实施例的主动元件阵列基板。

图5显示为本发明第四实施例的主动元件阵列基板。

图6显示为本发明第五实施例的主动元件阵列基板。

图7显示为本发明第六实施例的主动元件阵列基板。

附图标记：

100：显示器

110、200、300、400、500、600、700：主动元件阵列基板

120：对向基板

130：显示介质层

140：背光模组

202、302、402、502、602、702：光线折曲结构

210、310、410：基板

212、312、442、542、642、742：弧形部

214、314、444、544、644、744：平坦部

220：主动元件阵列

222：主动元件

230、330：平坦层

232、332、452、552：平坦表面

430、530：承载薄膜

440、540、640、740：第一材料层

450、550、650、750：第二材料层

L：光线

T1～T12：厚度

具体实施方式

图1显示为一种显示器的示意图。请参照图1，显示器100包括主动元件阵列基板110、对向基板120、显示介质层130以及背光模组140。主动元件阵列基板110与对向基板120相对而设，而显示介质层130配置于主动元件阵列基板110与对向基板120之间以构成显示面板。背光模组140位在主动元件基板110远离对向基板120的一侧，用以提供显示面板所需的面光源。在此，显示介质层130的材质可以是液晶材料或是其他无法自行发光的显示材料。也就是说，显示器100需以背光模组140提供显示光线。

在显示器100的设计中，主动元件阵列基板110一般都具有薄膜晶体管等主动元件以实现主动驱动的设计，其中薄膜晶体管等元件多采用不透光的金属材质制作其栅极、源极以及漏极等构件。因此，背光模组140所提供的一部分光线会被这些不透光的构件所遮蔽而无法有效地成为显示光线。这也就是显示器100在以往的设计中往往无法具有理想辉度以及理想光线利用效率的主要原因之一。因此，本发明提出一种光线折曲结构对应设置于主动元件以改善上述的问题，并且在此提出数种实施例以说明本发明的精神。值得一提的是，以下所描述的数个实施例仅是举例说明之用，并非用以限定本发明。

图2显示为本发明第一实施例的主动元件阵列基板。请参照图2，本实施例的主动元件阵列基板200可以应用于图1所显示的显示器100中以取代原有设计的主动元件阵列基板110。具体而言，主动元件阵列基板200具有多个光线折曲结构202，并包括基板210以及主动元件阵列220。主动元件阵列220配置于基板210上，并包括多个主动元件222。并且，光线折曲结构202对应于主动元件222，且主动元件222与光线折曲结构202分别位于基板210的相对两侧。

一般来说，相邻两个主动元件222之间是主动元件阵列基板200可以透光的位置，一般称为显示区或是显示开口区，而主动元件222所在位置则是不透光的位置，也可称为非显示区或是不透光区等。为了避免主动元件222的遮蔽作用而影响主动元件阵列基板200的透光率，在本实施例中，基板210远离主动元件阵列220的一侧例如具有多个弧形部212以及多个平坦部214。此外，主动元件阵列基板200还包括设置于基板210远离主动元件阵列220的一侧的平坦层230。

具体而言，弧形部212对应于主动元件222，而各平坦部214位于相邻两个弧形部212之间。也就是说，以图2所显示的方向来看，基板210对应于主动元件222正下方处都设置有弧形部212，而基板210对应于主动元件222之间的显示区处都设置有平坦部214。另外，平坦层230直接地形成于这些弧形部212以及这些平坦部214上，亦即平坦层230在本实施例中接触于这些弧形部212以及这些平坦部214。

基板210的厚度并非均匀一致的，其中基板210对应弧形部212的厚度不同于基板210对应平坦部214的厚度。同时，平坦层230与基板210的折射率在本实施例中并非相同。因此，本实施例可以通过平坦层230与基板210的弧形部212来构成所需要的光线折曲结构202。

以本实施例而言，平坦层230的折射率例如大于基板210的折射率。并且，基板210在弧形部212的厚度T1例如大于基板210在平坦部214的厚度T2。此时，主动元件阵列基板200应用于图1的显示器100时，背光模组140所提供的光线L可以经由光线折曲结构202的作用朝向主动元件222周边行进而射出基板210。也就是说，光线L不会因主动元件222的不透光性质而无法射出基板210。如此一来，主动元件阵列基板200的透光率可以大幅地提升，而使显示器100具有理想的光利用效率。换言之，在不增加背光模组140的出光效能的条件下，采用本实施例的主动元件阵列基板200即可提高显示器100的显示辉度，不需缩减主动元件222的尺寸或是提高背光模组140的出光效能。因此，本实施例不需改变元件设计或是增加电能损耗就可以有效地提升显示器100的显示辉度。

一般来说，主动元件阵列基板200对光线L所发生的折射作用可以受到许多因素而影响。这些因素至少包括了光线折曲结构202的尺寸与结构设计、基板210的厚度、基板210的折射率、主动元件222的尺寸以及平坦层230的厚度等，其中基板210的厚度T1与厚度T2之间的差异例如小于基板210的厚度T2。在一实施方式中，基板210的折射率为1.5、平坦层230的折射率为1.67、并且主动元件222的宽度与光线折曲结构202的宽度皆为30μm时，基板210的厚度T1与厚度T2的差异可以小于30μm以使光线L受到折射作用而由基板210可透光的位置(未设置有主动元件222的位置)射出基板210。如此一来，在相同的光源强度下，主动元件阵列基板200可以具有理想的光穿透度。因此，主动元件阵列基板200应用于显示器100时，不需增加光源强度就有助于提高显示器100的显示亮度。不过，上述数值范围仅为举例说明，并非用以限定本发明。在其他的实施例中，为了使光线L的偏折角度符合需求，光线折曲结构202可以具有其他的尺寸设计。此外，在本实施例中，平坦层230远离基板210一侧具有平坦表面232，以使主动元件阵列基板200便于与其他元件组装在一起或是便于在平坦表面232上贴附偏光片等其他的元件。

图3显示为本发明第二实施例的主动元件阵列基板。请参照图3，主动元件阵列基板300具有多个光线折曲结构302，并包括基板310、主动元件阵列220以及平坦层330。主动元件阵列220配置于基板310上，并包括多个主动元件222。并且，光线折曲结构302对应于主动元件222，且主动元件222与光线折曲结构302分别位于基板310的相对两侧。

基板310也具有对应于主动元件222的多个弧形部312以及位于弧形部312之间的平坦部214。此外，平坦层330直接配置于基板310远离主动元件阵列220的一侧，也就是平坦层330接触于弧形部312以及平坦部314。同时，平坦层330远离主动元件阵列220的一侧具有平坦表面332。基板310的弧形部312与覆盖其上的平坦层330构成光线折曲结构302。

本实施例中平坦层320的折射率例如是小于基板310的折射率。所以，为了达到所需的折射效果，基板310在弧形部312的厚度T3小于基板310在平坦部314的厚度T4，并且基板310在弧形部312的厚度T3与基板310在平坦部314的厚度T4之间的差异可以小于基板310的厚度T4。也就是说，基板310在对应于光线折曲结构302的部分具有内凹的结构设计。如此一来，光线L由折射率小的平坦层330进入折射率大的基板310时，会朝向主动元件222的边缘偏折而可以穿过基板310。举例而言，基板310的折射率为1.5、平坦层330的折射率为1.33并且光线折曲结构302的宽度与主动元件222的宽度皆等于30μm时，基板310在弧形部312的厚度T3与基板310在平坦部314的厚度T4差异可以大于30μm以让光线L射出基板310而不被主动元件222所遮挡。主动元件阵列基板300应用于图1的显示器100时，背光模组140所提供的光线L可以受到光线折曲结构302的作用而朝向主动元件222的周边行进并射出基板310。因此，主动元件阵列基板300的设计有助于提高显示器100的光线利用效率，其可以将背光模组140所提供的光线L大部分地作为显示光线之用，而提升显示器100的显示辉度。

图4显示为本发明第三实施例的主动元件阵列基板。请参照图4，主动元件阵列基板400包括基板410、多个主动元件222所构成的主动元件阵列220、承载薄膜430、第一材料层440以及第二材料层450。另外，主动元件阵列基板400具有由第一材料层440与第二材料层450所构成的多个光线折曲结构402。光线折曲结构402对应设置于主动元件222的下方并且光线折曲结构402与主动元件222分别位在基板410的相对两侧。值得一提的是，本实施例的基板410可以具有均匀一致的厚度，同时第二材料层450远离承载薄膜430的一侧具有平坦表面452。

在本实施例中，承载薄膜430配置于基板410远离主动元件阵列220的一侧，且第一材料层440与第二材料层450依序堆叠于承载薄膜430上。此外，第一材料层440具有多个弧形部442以及多个平坦部444。弧形部442对应于主动元件222，而各平坦部444位于相邻两个弧形部442之间。具体而言，光线折曲结构402由弧形部442以及覆盖于弧形部442上的部分第二材料层450所构成。

此外，本实施例的承载薄膜430位于基板410与第一材料层440之间，且第一材料层440的折射率大于第二材料层450的折射率，其中第一材料层440与第二材料层450的材质例如是不同结构型态的分子聚合物或是高分子错合物，也可以是不同型态的液晶材料。此时，为了实现所需的光线折曲效果，第一材料层440在弧形部442的厚度T5小于第一材料层440在平坦部444的厚度T6。当主动元件阵列基板400应用于图1所显示的显示器100时，背光模组140所提供的光线L在光线折曲结构402的作用下将被折曲以朝向主动元件222的周边行进并射出基板410。也就是说，光线L不会被主动元件222遮蔽，而可使显示器100具有理想的光线利用效率以及显示辉度。

图5显示为本发明第四实施例的主动元件阵列基板。请参照图5，主动元件阵列基板500包括基板410、多个主动元件222所构成的主动元件阵列220、承载薄膜530、第一材料层540以及第二材料层550。另外，主动元件阵列基板500具有由第一材料层540与第二材料层550所构成的多个光线折曲结构502。光线折曲结构502对应设置于主动元件222的下方并且光线折曲结构502与主动元件222分别位在基板410的相对两侧。与前述实施例相似地，基板410具有均匀一致的厚度。此外，第二材料层550远离承载薄膜530的一侧具有平坦表面552。

在本实施例中，承载薄膜530配置于基板410远离主动元件阵列220的一侧，且第一材料层540与第二材料层550依序堆叠于承载薄膜530上。此外，第一材料层540具有多个弧形部542以及多个平坦部544。弧形部542对应于主动元件222，而各平坦部544位于相邻两个弧形部542之间。具体而言，光线折曲结构502由弧形部542以及覆盖于弧形部542上的部分第二材料层550所构成。

此外，本实施例的第一材料层540与第二材料层位于基板410与承载薄膜530之间，且第一材料层540的折射率大于第二材料层550的折射率。因此，为了实现所需的光线折曲效果，第一材料层540在弧形部542的厚度T7小于第一材料层540在平坦部544的厚度T8。当主动元件阵列基板500应用于图1所显示的显示器100时，背光模组140所提供的光线L在光线折曲结构502的作用下将被折曲以朝向主动元件222的周边行进并射出基板410。也就是说，光线L不会被主动元件222遮蔽，而可使显示器100具有理想的光线利用效率以及显示辉度。

图6显示为本发明第五实施例的主动元件阵列基板。请参照图6，主动元件阵列基板600所具有的构件与图4所显示的主动元件阵基板400类似，且两者的主要差异在于，本实施例中第一材料层640的折射率小于第二材料层650的折射率。因此，为了实现所需要的光线折曲性质，本实施例的第一材料层640在弧形部642的厚度T9大于第一材料层640在平坦部644的厚度T10。同时，弧形部642与覆盖其上的第二材料层650共同构成光线折曲结构602。整体而言，主动元件阵列基板600应用于图1的显示器100时，光线折曲结构602有助于提高背光模组140的光线利用率也使显示器100具有理想的显示辉度。

图7显示为本发明第六实施例的主动元件阵列基板。请参照图7，主动元件阵列基板700所具有的构件与图5所显示的主动元件阵基板500类似，且两者的主要差异在于，本实施例中第一材料层740的折射率小于第二材料层750的折射率。因此，为了实现所需要的光线折曲性质，本实施例的第一材料层740在弧形部742的厚度T11大于第一材料层740在平坦部744的厚度T12。同时，弧形部742与覆盖其上的第二材料层750共同构成光线折曲结构702。整体而言，主动元件阵列基板700应用于图1的显示器100时，光线折曲结构702有助于提高背光模组140的光线利用率也使显示器100具有理想的显示辉度。

在一实施例中，光线折曲结构402、502、602、702的尺寸相关于主动元件222的尺寸设计、基板410的厚度、第一材料层440、540、640、740的折射率大小以及第二材料层450、550、650、75的折射率大小。藉由上述参数的调整与设计可以让光线折曲结构402、502、602、702具有理想的光线折曲效果以实现提高光线利用率的作用。

综上所述，本发明利用光线折曲结构的设计让原本被主动元件遮蔽的光线朝向主动元件的周边射出而成为可利用的显示光线。因此，本发明的主动元件阵列基板应用于显示器中有助于提高显示器的显示辉度也有助于提高显示器的光线利用率，藉以达到节能以及高显示品质的效果。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，当可作些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种主动元件阵列基板，具有多个光线折曲结构，该主动元件阵列基板包括：

一基板；以及

一主动元件阵列，配置于该基板上，并包括多个主动元件，该些光线折曲结构对应于该些主动元件，且该些主动元件与该些光线折曲结构分别位于该基板的相对两侧，其中由该基板朝向该主动元件阵列照射的一光线通过该些光线折曲结构转而朝向该些主动元件周边行进并射出该基板。

2.根据权利要求1所述的主动元件阵列基板，其中该基板远离该主动元件阵列的一侧具有多个平坦部以及多个弧形部，该些弧形部对应于该些主动元件，而各该平坦部位于相邻两个弧形部之间。

3.根据权利要求2所述的主动元件阵列基板，其中还包括一平坦层，覆盖于该些平坦部以及该些弧形部，其中覆盖于该些弧形部的部分该平坦层与该些弧形部构成该些光线折曲结构。

4.根据权利要求3所述的主动元件阵列基板，其中该平坦层的折射率大于该基板的折射率，且该基板在该些弧形部的厚度大于该基板在该些平坦部的厚度。

5.根据权利要求3所述的主动元件阵列基板，其中该平坦层的折射率小于该基板的折射率，且该基板在该些弧形部的厚度小于该基板在该些平坦部的厚度。

6.根据权利要求3所述的主动元件阵列基板，其中该平坦层远离该基板的一侧具有一平坦表面。

7.根据权利要求1所述的主动元件阵列基板，其中还包括一承载薄膜、一第一材料层以及一第二材料层，该承载薄膜配置于该基板远离该主动元件阵列的一侧，且该第一材料层与该第二材料层依序堆叠于该承载薄膜上，其中该第一材料层具有多个平坦部以及多个弧形部，该些弧形部对应于该些主动元件，而各该平坦部位于相邻两个弧形部之间，并且该些光线折曲结构由该些弧形部以及覆盖于该弧形部上的部分该第二材料层所构成。

8.根据权利要求7所述的主动元件阵列基板，其中该承载薄膜位于该基板与该第一材料层之间，且该第一材料层的折射率大于该第二材料层的折射率时，该第一材料层在该些弧形部的厚度小于该第一材料层在该些平坦部的厚度。

9.根据权利要求7所述的主动元件阵列基板，其中该第一材料层与该第二材料层位于该基板与该承载薄膜之间，且该第一材料层的折射率大于该第二材料层的折射率时，该第一材料层在该些弧形部的厚度小于该第一材料层在该些平坦部的厚度。

10.根据权利要求7所述的主动元件阵列基板，其中该承载薄膜位于该基板与该第一材料层之间，且该第一材料层的折射率小于该第二材料层的折射率时，该第一材料层在该些弧形部的厚度大于该第一材料层在该些平坦部的厚度。

11.根据权利要求7所述的主动元件阵列基板，其中该第一材料层与该第二材料层位于该基板与该承载薄膜之间，且该第一材料层的折射率小于该第二材料层的折射率时，该第一材料层在该些弧形部的厚度大于该第一材料层在该些平坦部的厚度。

12.根据权利要求7所述的主动元件阵列基板，其中该第二材料层远离该承载薄膜的一侧具有一平坦表面。

13.一种显示器，包括：

根据权利要求1所述的主动元件阵列基板；

一对向基板，与该主动元件阵列基板相对而设；

一显示介质层，配置于该主动元件阵列基板与该对向基板之间；以及

一背光模组，配置于该主动元件阵列基板远离该对向基板的一侧。

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